一種車載復合電源的設(shè)計與研究

2.35萬字
自己原創(chuàng)的畢業(yè)設(shè)計，今年最新的，僅在本站獨家提交，大家放心使用

目 錄
第1章 緒論 1
1.1背景及意義 1
1.2 車載復合電源國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2
1.2.2國外研究現(xiàn)狀 3
1.3 本文章節(jié)安排 4
第2章 車載復合電源各部件的特性分析 5
2.1 蓄電池特性分析 6
2.1.1 車用蓄電池的選擇 6
2.1.2 蓄電池的充放電特性 8
2.1.3 蓄電池的容量特性 9
2.1.4 蓄電池的內(nèi)阻特性 9
2.2 超級電容特性分析 10
2.2.1 超級電容的結(jié)構(gòu)及工作原理 10
2.2.2 超級電容充放電特性 11
2.2.3 超級電容的容量特性 12
2.2.4 超級電容的內(nèi)阻特性 13
2.2.5 超級電容的性能特點 14
2.2.6 超級電容的產(chǎn)業(yè)化情況 15
2.3 雙向DC/DC變換器的特性研究 17
2.3.1 雙向DC/DC變換器研究概況 17
2.3.2 雙向DC/DC變換器效率特性 18
第3章 車載復合電源的結(jié)構(gòu)選型及控制策略研究 20
3.1 車載復合電源結(jié)構(gòu)選型 20
3.2 雙向DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)分析 21
3.2.1 雙向半橋變換器拓撲結(jié)構(gòu)的分析 21
3.2.2 升降壓變換器模式 22
3.3 雙向DC/DC變換器控制策略分析 23
第4章 車載復合電源升壓仿真分析 25
4.1 MATLAB/Simulink軟件的簡介 25
4.2 單一蓄電池仿真 26
4.3 超級電容與蓄電池直接并聯(lián)復合電源仿真 27
4.4 超級電容經(jīng)過DC/DC變換器與蓄電池并聯(lián)復合電源仿真 30
4.5 仿真結(jié)果比較及結(jié)論 32
第5章 車載復合電源的硬件設(shè)計 34
5.1 車載復合電源雙向DC/DC變換器控制電路 34
5.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 36
5.3 電源電路 36
5.4 通訊電路 37
5.5 保護電路 37
結(jié)論和展望 39
致謝 41
參考文獻 42


摘要：隨著能源、環(huán)保等問題的日益突出，混合動力汽車成為近年來發(fā)展迅速的一種新型汽車，是21世紀最具有發(fā)展前途的綠色清潔汽車?；旌蟿恿ζ囀怯秒姵匕胩娲鷤鹘y(tǒng)的汽油作為車載能源的，然而在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，動力電池的性能是混合動力汽車發(fā)展的主要瓶頸。超級電容作為一種新型電源，具有比功率大、充放電迅速、壽命長等優(yōu)點，與蓄電池結(jié)合起來組成復合電源，能夠解決單一蓄電池大電流充不進、放不出的問題，在滿足車輛動力需求的同時，最大限度吸收制動能量，從而達到延長蓄電池壽命，提高車輛的動力性和燃油經(jīng)濟性的目的。
首先，分析研究復合電源各元件的特性，主要研究蓄電池、超級電容和雙向DC/DC變換器各自的特性，并在此基礎(chǔ)上，分析研究復合電源的基本組成結(jié)構(gòu)；然后通過對復合電源各元件特性的分析研究，設(shè)計復合電源的結(jié)構(gòu)以及雙向DC/DC，研究DC/DC控制策略；再用軟件Matlab/Simulink在建立的復合電源模型上，對制定的控制策略在變化的負載下進行仿真，并對由蓄電池和超級電容組成的復合電源以及由蓄電池構(gòu)成的單一電池電源以及直接并聯(lián)進行仿真對比，研究超級電容是否對蓄電池有“削峰填谷”的作用，仿真結(jié)果表明，超級電容在負載變大時提供能量，避免了蓄電池的大電流充放電，不僅對蓄電池起到了保護作用，還能有效延長混合動力汽車的續(xù)駛里程。最后，根據(jù)復合電源對雙向DC/DC變換器的設(shè)計要求，設(shè)計出電路結(jié)構(gòu)，并運用軟件Matlab/Simulink對它進行仿真，仿真結(jié)果驗證了理論的正確性，并且討論了部分硬件設(shè)計。
關(guān)鍵詞：復合電源； 混合動力汽車； 超級電容； 雙向DC/DC變換器


The Research and Design of a Vehicle Hybrid Electrical Source
ABSTRACT Hybrid power cars becomes a kind of new, fast-developing vehicle in the last years, which has the best future as a green vehicle, as the problems of energy and environment are becoming more and more serious in the 21st century. The energy in Hybrid cars is provided by storage batteries instead of traditional gasoline, and the Hybrid cars development of Hybrid cars are limited by the capacity of its storage batteries with current technologies. Well,as a newly developed energy source，Ultra-capacitor has the advantage of high power density, rapid charge and discharge performance and long life time，and are very suitable for high power need such as acceleration，brake and climbing of the vehicle. Combined energy storage system composed of batteries and ultra-capacitors combines their advantage and can not only meet the vehicle dynamic demand，but also improve regenerative braking energy recycling performance．
First, the characteristics of components of the hybrid power system were researched. On the basis of predominating the characteristics of battery, ultra capacitor and bidirectional DC/DC converter, the structure characteristics and work patterns of the system were determined. Then through the analysis of the characteristics of each component of composite power supply, designing structure of power supply and bidirectional DC/DC, and research on DC/DC control strategy. And then the software Matlab/Simulink in hybrid source model, the control strategy is simulated under varying load. From the results of these simulations, ultra-capacitor can provide energy when it is heavy load. So it can protect the battery according to avoiding the strong current charge and discharge of battery and it also can effectively extend the Hybrid cars continued driving mileages.At last, according to the design requirements of bidirectional DC/DC converter,the bidirectional DC/DC converter was designed and simulated using Matlab/Simulink. The simulation results show the correctness of theoretical calculation. Meanwhile discussing part of hardware design.
Keyword: Hybrid Power System; Hybrid Cars; Ultra-capacitor; Bidirectional DC/DC